ACカロリメーター比熱測定による生体高分子の協同的立体構造変調の研究

使用交流量热仪比热测量研究生物聚合物的协同构象调节

• 批准号: 13874045
• 负责人: 日高 昌則
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874045/
• 关键词: 比熱測定; ACカロリーメーター; 生体高分子; 協同的分子運動; 動的立体構造特性; 比熱; 構造相転移; 構造変調

本研究では、生体高分子の溶媒中での動的ミクロ構造変調を高精度に測定するACカロリメーター比熱測定装置(ACCS)の製作と、それを使用して蛋白質分子の立体構造における協同的な変性過程に発生する微弱熱エネルギー変化(数μm)、および各種の相変性に伴われるエントロピーを調べるのが主な目的である。生体高分子の立体構造の構造的変性は主に約-5℃〜60℃の温度領域で発生して、これらの構造変化は溶媒の生理的、生化学的条件にも大きく左右される。従って、生体高分子の溶液中における構造変性を調べるのには本ACCSが有効である。本ACCSでは、先ず(1)試料に約2〜3Hzの交流ハロゲン・パルス光を照射して、試料容器壁背面に接着した熱電対(10μm)でその交流熱流(数十μV)を高精度に検出する。また、(2)入射パルス光の周波数を測定するために光路に設置した光センサーにより電圧(数mV)を測定する。次に、電源等からのバックグランド信号を除去するために、(1)と(2)からの出力信号を同期化増幅器(ロッキンアンプ)において指定交流成分のみを高精度に測定する。さらに、交流パルス光の高調周波数成分を除くために、パソコンに収録された観測データはフーリェ、逆フーリェ変換により解析が行われる。溶液中での生体高分子の可逆的・非可逆的な構造特性を調べるには、出来るだけ試料(蛋白質分子、核酸、酵素)が生理的、生化学的に安定な環境を維持できるように、試行錯誤的に試料室を開発してきた。試料容器としては、直径約5mm、深さ3mm、厚さ数十μmのアルミニウム性の容器が熱伝導に最適であることが明らかになった。この容器の背面に極小なクロス熱電対が接着されている。これまで、本ACCSを用いて、モノマーの22%卵白リゾチーム、ポリマーの22%牛アルブミン溶液での蛋白質分子の構造変性を-10℃〜70℃の温度領域で観測してきた。リゾチーム分子では連続的な構造変調、アルブミン分子では数量体によるイオンクラスターが約65℃近傍以上で分離・解離機構を示す事が明らかになり、本装置系の有効性が確証された。

In this study, we aim to fabricate and use an AC specific heat measuring device (ACCS) for high-precision measurement of kinetic structural changes in bio-polymers in solvents, and to develop a weak heat generation process (several μ m) and a variety of phase changes associated with the modulation of protein molecules in a synergistic process. The structural variability of biological polymers is mainly due to the temperature range of about-5 ℃~60 ℃, and the structural variability is due to the physiological and biochemical conditions of the solvent. The structure of the polymer in solution can be adjusted by the ACCS. The ACCS provides accurate detection of AC heat flow (tens of μ V) at about 2~3 Hz when the sample is irradiated with AC light and at about 10 μ m when the sample is heated to the back of the container wall. (2) Measurement of the number of incident light cycles High precision measurement of specified AC components in synchronous amplitude-booster (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(10),(11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19),(19),(19),(10),(10),(10),(11),(10),(11),(10),(11),(10),(11),(12),(10),(10),(11),(10),(10),(11),(10),(10),(11),(10),(10),(11),(10),(10),(10),(11), The high frequency components of AC light are divided into two parts: the first part is the measurement frequency and the second part is the analysis frequency. Reversible and irreversible structural properties of living polymers in solution are regulated, and samples (protein molecules, nucleic acids, enzymes), physiological and biochemical stability, and environmental maintenance are tested. The sample container is about 5 mm in diameter, 3 mm in depth and tens of μ m in thickness. The best thermal conductivity is obtained by using the sample container. The back of the container is very small, and the thermoelectric pair is connected to it. The structural changes of protein molecules in 22% protein solution were measured in the temperature range of-10 ℃~70 ℃. The molecular structure of the molecule is changed, and the molecular structure of the molecule is changed. The molecular structure of the molecule is changed. The separation and dissociation mechanism of the molecule is displayed at a temperature of about 65 DEG C or above. The effectiveness of the device is confirmed.